[发明专利]制备柔性单晶硅薄膜半导体器件及柔性单晶硅薄膜的方法

权利要求书

1.一种制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法包括如下步骤：

S1、在预处理后的单晶硅片上沉积应力缓冲膜；

S2、在所述应力缓冲膜上制备牺牲层形成第一膜层组件，所述牺牲层为水溶性GeO基无机化合物；

S3、将两个所述第一膜层组件的牺牲层键合形成第二膜层组件；

S4、将所述第二膜层组件的其一单晶硅片加工减薄至厚度为0.2μm～80μm；

S5、将减薄后的所述第二膜层组件没入纯水中对键合后的牺牲层进行预刻蚀；

S6、在预刻蚀后的第二膜层组件的侧壁上沉积保护膜，所述保护膜覆盖键合后的牺牲层；

S7、在减薄的单晶硅片上制备半导体芯片，再依次涂覆聚合物膜和光刻胶；

S8、进行光刻图形化后将所述光刻胶的去除区域刻蚀至键合后的牺牲层的任意厚度，然后去除余留的所述光刻胶；

S9、将去除光刻胶后的第二膜层组件放入纯水中对键合后的牺牲层完成刻蚀，获得柔性单晶硅薄膜半导体器件。

2.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述牺牲层键合的键合压力为0.01kg～10kg，键合温度为100℃～600℃，所述预刻蚀的刻蚀深度为20nm～1μm。

3.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述应力缓冲膜的厚度为10nm～1500nm，材质为SiO₂、Al₂O₃和HfO₂中的一种或多种组成的复合层，加工工艺为原子力沉积或热氧化。

4.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述牺牲层的厚度为10nm～10μm，且GeO的含量大于等于30％，材质为GeO、GeO₂、GeON、金属掺杂的GeO₂其中一种，加工工艺为溅射、原子力沉积、化学气相沉积和物理气相沉积其中一种。

5.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述保护膜的材质为SiO₂、Al₂O₃、HfO₂其中一种，且厚度为键合后的牺牲层厚度的1.5倍以上。

6.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述半导体芯片为MOS晶体管或存储器或由MOS晶体管和存储器组成的存算一体单元。

7.如权利要求1所述的制备柔性单晶硅薄膜半导体器件的方法，其特征在于：所述聚合物膜的材质为硅树脂、聚酰亚胺、聚对二甲苯和SU-8胶其中一种，厚度为1μm～100μm。

8.一种制备柔性单晶硅薄膜的方法，其特征在于：所述制备柔性单晶硅薄膜的方法包括如下步骤：

S1、在预处理后的单晶硅片上沉积应力缓冲膜；

S2、在所述应力缓冲膜上制备牺牲层形成第一膜层组件，所述牺牲层为水溶性GeO基无机化合物；

S3、将两个所述第一膜层组件的牺牲层键合形成第二膜层组件；

S4、将所述第二膜层组件的其一单晶硅片加工减薄至厚度为0.2μm～80μm；

S5、在减薄的单晶硅片上涂覆聚合物膜；

S6、将涂覆后的第二膜层组件放入纯水中对键合后的牺牲层完成刻蚀，获得柔性单晶硅薄膜。

9.如权利要求8所述的制备柔性单晶硅薄膜的方法，其特征在于：所述牺牲层键合的键合压力为0.01kg～10kg，键合温度为100℃～600℃，所述应力缓冲膜的厚度为10nm～1500nm，材质为SiO₂、Al₂O₃和HfO₂中的一种或多种组成的复合层，加工工艺为原子力沉积或热氧化，所述聚合物膜的材质为硅树脂、聚酰亚胺、聚对二甲苯和SU-8胶其中一种，厚度为1μm～100μm。

10.如权利要求8所述的制备柔性单晶硅薄膜的方法，其特征在于：所述牺牲层的厚度为10nm～10μm，且GeO的含量大于等于30％，材质为GeO、GeO₂、GeON、金属掺杂的GeO₂其中一种，加工工艺为溅射、原子力沉积、化学气相沉积和物理气相沉积其中一种。